作者：陈广 日期：2019-6-16
鼠标和键盘做完后，我们已经对 HID 设备有所了解，但大多数时候，我们希望使用 HID 设备象 UART 一样与上位机进行通信。本文我们就来讲讲如何定义自己的 HID 设备，并向上位机发送或接收上位机的数据。
首先进行 STM32CubeMX 设置，步骤按照 这篇文章 所述。或者您之前按照我的文章操作，还留有鼠标或键盘的程序，则删除 STM32CubeMX 生成项目文件夹的所有文件的，只保留 STM32CubeMX 文件（后缀名：.ioc）。双击 .ioc 文件打开 STM32CubeMX 进行设置。
无论是重新做还是打开旧的 STM32CubeMX 文件，自定义 HID 设备不同之处就在一个地方。打开【Middleware】选项卡下的【USB_DEVICE】，在右边窗口的【Class For FS IP】组合框中选择【Custom Human Interface Device Class(HID)】项。如下图所示：
打开生成的代码文件，可以看到，上两篇文章中生成的【usbd_desc.c】文件已经没有，而是生成了两个新的文件【usbd_customhid.c】和【usbd_custom_hid_if.c】，如下图所示：
打开【usbd_customhid.c】文件，可以观察到，所有指定设备类型的地方都被指定为0x00，即非键盘鼠标设备，如下图所示：
打开【usbd_desc.c】文件，找到 VID 和 PID 宏定义，将其更改为与做鼠标和键盘时的值不一样即可。
在【usbd_customhid.c】中不再有报告描述符了，去哪了呢？打开【usbd_custom_hid_if.c】文件，找到存放描述符的地方CUSTOM_HID_ReportDesc_FS，不过里面只有两个数字，需要自行生成设备描述符。
接下来打开 HID Descriptor Tool 软件，生成我们自己的设备描述符。我们模拟 UART 设备，每次可以向上位机发送一个字节的数据，也可以从上位机接收一个字节的数据。生成代码如下图所示：
这里声明了一个字节的，范围为 0~255 的发送数据，和一个字节的接收数据。将其另存为.h文件，打开后，注意数组长度，拷贝数组中的代码，将其粘贴至【usbd_custom_hid_if.c】文件中的CUSTOM_HID_ReportDesc_FS中，如下图所示：
此时数组长度已经不对，需要更改，鼠标右键单击表示数组长度的宏USBD_CUSTOM_HID_REPORT_DESC_SIZE，在弹出菜单中选择【Go To Definition ...】项，找到此宏的声明地点，将其值改为29
在【usbd_custom_hid_if.c】文件中，存放了发送和接收的相关代码。发送代码处于注释状态，如下图所示，需要解放出来。
可以看到，这里只是简单地调用【usbd_customhid.c】文件中的USBD_CUSTOM_HID_SendReport函数，但此使用此函数时不再需要输入设备参数。
光释放还不行，还需要在头文件中声明它，以方便其它文件调用。编译一次代码，然后找到【usbd_custom_hid_if.h】文件并打开，在其中声明USBD_CUSTOM_HID_SendReport_FS函数，如下图所示：
注意，不要拷贝
static关键字，回到【usbd_customhid.c】文件中，将USBD_CUSTOM_HID_SendReport_FS函数前面的static关键字删除。
一系列准备工作做完后，终于可以向上位机发送数据了。打开【main.c】文件，首先包含usbd_custom_hid_if.h头文件。
#include "usbd_custom_hid_if.h"
最后，写代码定时向上位机发送数据（0 ~ 255）
/* USER CODE BEGIN 2 */
uint8_t report;
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
for(report=0; report<=255; report++)
{
USBD_CUSTOM_HID_SendReport_FS(&report, 1);
HAL_Delay(500);
}
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
为验证数据是否已经成功发送，先上网下载一个 HID 工具，请访问以下网址：
https://www.cnblogs.com/wenziqi/archive/2012/05/29/2523637.html
下载多功能调试助手。打开后，选择屏幕上方的【USB调试】选项卡，单击【查找USB】按钮，在【当前USB HID设备数】组合框中选择你的设备，然后单击【打开USB】按钮，可看到数据已成功发送至上位机，如下图所示：
printf我们知道，一般在单片机编程时，为了方便调试，都会将printf函数重定向到 UART 输出。下面我们来演示如何将printf重定向到 HID 输出。
如果 HID 只用于重定向printf，会省很多事，首先不需要在 main.c 文件中引入 HID 头文件，可以删除刚才添加的头文件代码，留着也没问题：
#include "usbd_custom_hid_if.h"
删除刚才在 usbd_custom_hid_if.h 文件中添加的函数声明：
int8_t USBD_CUSTOM_HID_SendReport_FS(uint8_t *report, uint16_t len);
重新注释掉我们刚才在 usbd_custom_hid_if.c 文件中解放的USBD_CUSTOM_HID_SendReport_FS函数。不再需要这个函数了。
在 usbd_custom_hid_if.c 文件中找到代码extern USBD_HandleTypeDef hUsbDeviceFS;，在其下方插入新代码：
#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
USBD_CUSTOM_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, (uint8_t *)&ch, 1);
HAL_Delay(3);
return ch;
}
插入效果如下图所示：
main.c 文件中之前在main()函数中编写的代码更改如下：
/* USER CODE END 2 */
int i = 0;
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
HAL_Delay(2000);
printf("Hello World = %d\r\n", i++);
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
运行效果如下图所示：
经实验，发送 HID 数据时，必须延时3~5毫秒，否则上位机这边接收不完全，这样导致传输速度变慢。可以考虑更改报告描述符，传送 128 字节数据，将整个字符串传至上位机，不过处理起来会麻烦很多，就这样吧。
接下来讲解如何从上位机接收数据，开发板上一盏灯都没有，只能将收到的数据原封不动地返回了。
首先将刚才写进 main.c 文件中main()函数的方法的代码删除。
然后打开 usbd_custom_hid_if.c 文件，找到CUSTOM_HID_OutEvent_FS函数，只要 HID 接收到数据，就会自动执行此函数，我们在函数里面将接收到的数据返回即可。更改代码如下：
static int8_t CUSTOM_HID_OutEvent_FS(uint8_t event_idx, uint8_t state)
{
/* USER CODE BEGIN 6 */
//接收到的数据放在 hhid 里面
USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *hhid = (USBD_CUSTOM_HID_HandleTypeDef *)hUsbDeviceFS.pClassData;
//将数据原封不动地返回
USBD_CUSTOM_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, (hhid->Report_buf), 1);
return (USBD_OK);
/* USER CODE END 6 */
}
运行效果如下图所示：
需要注意，如果报告描述符定义接收的数据长度超过 2，则需要更改相应的接收缓冲宏的尺寸，打开 usbd_conf.h 文件，找到下面这句代码：
#define USBD_CUSTOMHID_OUTREPORT_BUF_SIZE 2
这里定义了接收缓冲的尺寸为 2，由于大于我定义的 1 个字节，所以刚才没有改。如果你在报告描述符中定义的接收数据长度超过 2，则需要将其修改为对应的数字。
好 HID 系列写完了，我的 ST25 开发板的元件准备今天到货，设计的板子没接 UART，只接下 USB，研究到这里正好为合适。明天开始 NFC 的研究。
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